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L’histoire de
l’atome
1/ Les grecs (v° siècle avant J.-C.)
Au commencement,
Démocrite, (460-370 av. J.C.)
un philosophe grec, pensait
que la matière était
composée de minuscules et
invisibles particules: Les
atomes ( du grec
« atomos »: qu’on ne peut
diviser).
DEMOCRITE
« Atomos »
Mais, deux philosophes grecs:
• Aristote, (384-322 av. J.C.) et
• Empédocle (490-435 av. J.C.)
proposèrent que toute matière soit composée de 4 éléments :
L'eau, l'air, la terre et le feu.
C’est la théorie des quatre éléments
Exemple: lors de la combustion d’un morceau de bois, il y a production de
fumée (« feu »), de fumée (« l’air »), de vapeur (« eau ») et de cendre (« la
terre »).
Aristote approfondissa ce modèle en
attribuant des qualités à chacun de ces
éléments:
Cette théorie perdura jusqu'au début du
18 ème siècle.
2/ La révolution de Dalton (1766 - 1844)
Le père de la théorie atomique, John
Dalton , scientifique anglais, prouva
scientifiquement la théorie de Démocrite
par des expériences. (1808)
En effet, il savait que la masse se conservait
lors d’une réaction chimique. En 1808, il
démontra que deux gaz (dihydrogène H2
et dioxygène O2 ) se combinent toujours
dans des proportions de poids simples,
comme les billes de Démocrite.
(8 g de O2 + 1 g de H2 = 9 g d’eau H2O )
Cependant, son modèle n’expliquait pas les
phénomènes électriques comme la
conduction électrique.
John Dalton(1766-1844)
3/ Les modèles de Thomson et Rutherford (fin 19ème siècle)
Pour expliquer les phénomènes électriques
comme la conduction, Joseph John
Thomson (1856-1940) montre, en 1891, la
présence de particules chargées négativement
dans l’atome qu’il appelle électrons.
Mais Thomson n’est pas fou! Il sait que les
atomes sont électriquement neutres: Il en
conclut que si l’atome contient des électrons
chargés négativement, il doit forcément
contenir des charges positives pour
compenser.
Joseph John Thomson (1856-1940)
Thomson établit en 1902 la théorie du «Plum
pudding »
(traduction: cake aux raisins) sur la
structure: Un atome serait, pour lui, comme une
sphère briochée électriquement positive, et
contenant des électrons éparpillés (raisins)
chargés négativement.
Grâce à l’expérience de la feuille d’or, Ernest
Rutherford décrit l’atome plus en détail: il
découvre, en 1911:
- Un noyau situé au milieu de l’atome, de
charge positive, très petit et très dense.
Il démontre aussi que:
-Les électrons tournent (il utilise le mot
« gravitent ») autour du noyau.
-Un immense vide existe entre le noyau et les
électrons.
-La charge positive du noyau est portée par une
nouvelle particule: Le proton. (1916)
Rutherford créa donc un nouveau modèle
atomique: le « modèle planétaire de
l’atome. »
Ernest Rutherford (1871-1937)
Expérience de Rutherford
« Le modèle planétaire » de Rutherford
L'atome est surtout constitué de vide. Au centre de l'atome est
concentrée la charge positive dans le noyau. Ce noyau est
extrêmement petit et dense comme le soleil.
L'atome est neutre: Les électrons négatifs gravitent autour du
noyau positif comme les planètes autour du soleil.
Mais le modèle de Rutherford
n’expliquait pas:
- L’émission de lumière
- Les allées et venues des
électrons.
- Pourquoi les électrons ne
s’écrasent pas sur le noyau.
Bohr , en 1913, explique ces points
et crée le modèle de Bohr.
Niels Bohr (1885-1962)
Modèle de Bohr
Ce modèle est peu différent de celui de Rutherford: Bohr
indique juste que les électrons ne peuvent appartenir qu’à
des couches particulières .
4/ L’apport de la mécanique quantique
• Einstein (1879-1955), père fondateur de cette
théorie QUANTIQUE superpuissante et jamais mise
en défaut, a aussi apporté sa pierre à l’édifice.
• En utilisant cette mécanique, Werner Heisenberg
(1901-1976) et Ernest Shrodinger (1887/1961)
démontrent, en 1925, qu'il est impossible de
connaître en même temps la vitesse et la position de
l'électron.
• Conséquence : on ne considère plus l'électron
comme une petite boule mais comme quelque chose
qui serait à l'origine d'un nuage appelé nuage
électronique. La notion de probabilité et de hasard
sur la vitesse et la trajectoire des électrons est
désormais la règle!
Einstein (1879-1955)
Le modèle actuel dit de « Schrodinger »
C’est un modèle probabiliste: cela signifie que l’on ne sait
pas dire à quelle vitesse et comment se déplace l’électron. On
donne seulement des probabilités.
5/ Dernière découverte sur le noyau
En 1932, la découverte du neutron par
James Chadwick (1891– 1974),
permet de connaître la composition
totale du noyau:
– Des neutrons électriquement neutres
– Des protons électriquement positifs.
Ces neutrons assurent la stabilité et
l’immense cohésion du noyau par des
forces de liaisons gigantissimes.
James Chadwick (1891-1974)
Résumé de l’histoire de l’atome
Pour résumer la situation
La constitution de l’atome d’aluminium
La constitution de l’atome d’URANIUM
Remarque: les électrons ne sont pas tous représentés
Ce qui différencie tous les matériaux:
• C’est donc le noyau et le nombre d’électrons qui
tournent autour du noyau
• Mendéleiev a ainsi classé les différents atomes (dits
« éléments chimiques ») dans un grand tableau que
l’on appelle la classification périodique.
La classification périodique
Pour approfondir:
la molécule est un assemblage
d’atomes liés entre eux grâce à des
liaisons chimiques.une liaison
chimique est la mise en commun de
deux électrons.
• La molécule d’eau: